Обнаружено очередное необычное свойство воды

Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что при экстремальных условиях – высоком давлении и низкой температуре – жидкая вода может существовать в виде двух фаз с разной плотностью. Это открытие подтверждает теорию, выдвинутую еще в 1992 году, но до сих пор не проверенную на практике.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics.

Вода – уникальное вещество, способное существовать в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Однако новое исследование показывает, что при температуре -75°C и давлении 1 250 атмосфер она теряет однородность и разделяется на две отдельные жидкие фазы – одну с высокой плотностью, другую с низкой.

Ранее экспериментально воспроизвести этот эффект не удавалось. Однако группа под руководством профессора Франческо Паэзани смогла это сделать с помощью сложного компьютерного моделирования, основанного на методах машинного обучения и квантовой механики.

В своей работе ученые использовали модель MB-pol, которая позволяет детально анализировать взаимодействия молекул воды. По аналогии с тем, как поведение человека меняется в зависимости от окружения, молекулы воды также ведут себя по-разному в зависимости от соседних частиц.

Расчеты проводились на мощных суперкомпьютерах, таких как Expanse в Сан-Диего, и заняли почти два года.

Хотя воссоздать этот эффект в лабораторных условиях пока сложно, ученые надеются, что со временем появятся экспериментальные методы его подтверждения. Одним из возможных решений может стать использование нанокапель, в которых поверхностное натяжение создает необходимое давление.

Понимание этого явления может открыть путь к созданию новых материалов с регулируемой плотностью, способных, например, поглощать загрязнители или использоваться в технологиях опреснения воды.

"Теперь дело за экспериментаторами, – отмечает Паэзани. – Если наши теоретические расчеты подтвердятся, это может изменить наше представление о воде".